Горденин: Химия, Таралуы және Биологиялық Әсерлері
Hordenine
Горденин – барледе кездесетін алкалоид. Ол салмақ жоғалтуға, метаболизмді жақсартуға көмектеседі деген тұтынушылар арасында танымал, бірақ ғылыми зерттеулер жеткіліксіз.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Горденин – фенетиламин класына жататын алкалоид, ол әртүрлі өсімдіктерде табиғи түрде кездеседі және атауы ең көп таралған арпадан (Hordeum түрі) алынған. Химиялық тұрғыдан горденин – N-метилтираминнің N-метил туындысы және жақсы белгілі биогендік амин тираминнің N,N-диметил туындысы болып табылады, ол биосинтездік жолмен түзіледі және онымен бірқатар фармакологиялық қасиеттерді бөліседі (төменде қараңыз). 2012 жылдың қыркүйегіне дейін горденин тағамдық қоспалардың құрамына енгізіліп, кеңінен сатылады, оның орталық нерв жүйесін күшейтетіні және метаболизмді жақсарту арқылы салмақ жоғалтуға көмектесетіні туралы айтылады. Эксперименттік жануарларға жеткілікті үлкен дозада парентеральді (инъекция арқылы) енгізгенде горденин қан қысымын көтереді, сондай-ақ жүрек-қан тамыр, тыныс алу және нерв жүйелерінің басқа да бұзылыстарын тудырады. Бұл әсерлер әдетте жануарларға ауыз арқылы берілген кезде қайталанбайды және адамдарға гордениннің әсері туралы ғылыми есептер жарияланбаған.
Hordenine is an alkaloid of the phenethylamine class that occurs naturally in a variety of plants, taking its name from one of the most common, barley (Hordeum species). Chemically, hordenine is the N methyl derivative of N methyltyramine, and the N,N dimethyl derivative of the well known biogenic amine tyramine, from which it is biosynthetically derived and with which it shares some pharmacological properties (see below). as of September 2012, hordenine is widely sold as an ingredient of nutritional supplements, with the claims that it is a stimulant of the central nervous system, and has the ability to promote weight loss by enhancing metabolism. In experimental animals, given sufficiently large doses parenterally (by injection), hordenine does produce an increase in blood pressure, as well as other disturbances of the cardiovascular, respiratory, and nervous systems. These effects are generally not reproduced by oral administration of the drug in test animals, and virtually no scientific reports of the effects of hordenine in human beings have been published.
Пайда болуы
Қазіргі кезде горденин деп аталатын қосылыстың табиғи көзінен оқшаулану туралы алғашқы хабарламаны 1894 жылы Артур Хефтер жасаған. Ол бұл алкалоидты *Anhalonium fissuratus* (қазір *Ariocarpus fissuratus* деп қайта жіктеліп) кактусынан алып, оны "аналин" деп атаған. Он екі жылдан кейін Э. Легер өз бетінше өркендеген арпаның (*Hordeum vulgare*) тұқымынан горденин деп атаған алкалоидты бөліп алды. Эрнст Спет кейіннен бұл алкалоидтардың бірдей екенін көрсетті және осы зат үшін дұрыс молекулалық құрылымын ұсынды, ол үшін "горденин" атауы ақыр соңында сақталды. Горденин өсімдіктердің, әсіресе кактустардың, өте кең ауқымында кездеседі, бірақ кейбір балдырлар мен саңырауқұлақтарда да анықталды. Ол шөптерде кездеседі және арпа (*Hordeum vulgare*) сияқты дәнді дақылдардың көшеттерінде (шамамен 0,2% немесе 2000 мкг/г), просо-миле (*Panicum miliaceum*) (шамамен 0,2%), сорго (*Sorghum vulgare*) (шамамен 0,1%) жоғары концентрацияларда кездеседі. Арпаны, оны шұбатқа айналдыру арқылы, сыра өндіруде кеңінен пайдаланылатындықтан, сыра мен шұбатты зерттеушілердің бірнеше тобы гордениннің болуына тексерді. 1965 жылы McFarlane жүргізген зерттеуге сілтеме жасай отырып, Poocharoen сыраның құрамында ~12–24 мг/л, wort құрамында 11–13 мг/л, ал шұбат құрамында 67 мкг/г горденин бар екендігін хабарлады. Әр түрлі шұбат пен шұбат фракцияларының горденинді құрамын Пуакарон өзі жан-жақты зерттеді, ол сонымен қатар 1983 жылға дейін осыған қатысты әдебиеттерді жақсы қамтыды. Бұл зерттеуші шикі арпаның горденин орташа концентрациясын анықтады. Өскінбеген арпадағы горденин деңгейі елеусіз, бірақ өскін (мальттау процесінің бірінші бөлігі) өскен сайын артады. Сондықтан "арпа" немесе "мальтта" горденин концентрациясының әдебиеттердегі мәндерін салыстырған кезде, талданған өсімдіктің жасы мен бөліктерін ескеру керек: Смиттің шолуында келтірілген шамамен 2000 мкг/г көрсеткіш,
The first report of the isolation from a natural source of the compound which is now known as hordenine was made by Arthur Heffter in 1894, who extracted this alkaloid from the cactus Anhalonium fissuratus (now reclassified as Ariocarpus fissuratus), naming it "anhalin". Twelve years later, E. Léger independently isolated an alkaloid which he named hordenine from germinated barley (Hordeum vulgare) seeds. Ernst Späth subsequently showed that these alkaloids were identical and proposed the correct molecular structure for this substance, for which the name "hordenine" was ultimately retained. Hordenine is present in a fairly wide range of plants, notably amongst the cacti, but has also been detected in some algae and fungi. It occurs in grasses, and is found at significantly high concentrations in the seedlings of cereals such as barley (Hordeum vulgare) (about 0.2%, or 2000 μg/g), proso millet (Panicum miliaceum) (about 0.2%), and sorghum (Sorghum vulgare) (about 0.1%). Since barley, via its conversion to malt, is used extensively in the production of beer, beer and malt have been examined by several groups of investigators for the presence of hordenine. Citing a 1965 study by McFarlane, Poocharoen reported that beer contained ~ 12–24 mg/L, wort contained about 11–13 mg/L, and malt contained about 67 μg/g of hordenine. The hordenine content of various malts and malt fractions was extensively studied by Poocharoen himself, who also provided a good coverage of related literature up to 1983. This researcher found a mean concentration of hordenine in raw barleyefn|The level of hordenine in ungerminated barley is negligible, but rises as germination (the first part of the "malting" process) proceeds. In comparing literature values for hordenine concentrations in "barley" or barley "malt", therefore, consideration should be made of the age and parts of the plant being analyzed: the figure of about 2,000 μg/g cited in the review by Smith,
Биосинтез
Горденин тираминнің қадамдық N-метилденуі арқылы биосинтезделеді, ол бастапқыда N-метилтираминге айналады, ал ол өз кезегінде горденинге метилденеді. Бұл тізбектегі бірінші қадам тирамин N-метилтрансфераза (тирамин метилфераза) ферментімен іске асырылады, бірақ дәл сол фермент екінші метилденуге жауапты ма, және осы метилдену гордениннің түзілуіне себеп бола ма, әлі нақты белгілі емес.
Hordenine is biosynthesized by the stepwise N methylation of tyramine, which is first converted to N methyltyramine, and which, in turn is methylated to hordenine. The first step in this sequence is accomplished by the enzyme tyramine N methyltransferase (tyramine methylpherase), but if the same enzyme is responsible for the second methylation that actually produces hordenine is uncertain.
Негізгілік
Горденин молекуласында негізгі (амин) және қышқыл (фенол) функционалдық топтар болғандықтан, ол амфотерлік қасиетке ие. Протонталған гордениннің байқалатын (толық ақпарат алу үшін түпнұсқа мақаланы қараңыз) pKa мәндері 9,78 (фенолды H үшін) және 10,02 (аммоний H үшін) құрайды. Көбінесе кездесетін тұздар: горденин гидрохлориді, R NH3+Cl−, балқу температурасы 178 °C, және горденин сульфаты, (R NH3+)2SO42−, балқу температурасы 211 °C. Кейбір тағамдық қоспалардың құрамында көрсетілген "метилгорденин HCl" дегені, көбінесе горденин гидрохлориді болып табылады, себебі бұл заттың көптеген ірі жеткізушілері берген "метилгорденин HCl" сипаттамасы, горденин гидрохлориді (немесе мүмкін тек горденин) сипаттамасына сәйкес келеді. Егер "метилгорденин HCl" атауы химиялық номенклатура ережелеріне сәйкес түсіндірілсе, онда бес аймақтық изомерлік қосылысқа сәйкес келеді: α метилгорденин, β метилгорденин, 2 метилгорденин, 3 метилгорденин және 4 O метилгорденин, олардың әрқайсысы HCl тұзы түрінде; ал N метилгорденин табиғатта кандицин деген атпен белгілі, бірақ ол кватернерлік аммоний тұзы болғандықтан, протондалмайды, демек гидрохлорид тұзын құрай алмайды, сондықтан қарастырылмайды.
Since the hordenine molecule contains both a basic (amine) and acidic (phenol) functional group, it is amphoteric. The apparent (see original article for discussion) pKas for protonated hordenine are 9.78 (phenolic H) and 10.02 (ammonium H). Common salts are hordenine hydrochloride, R NH3+Cl−, m. p. 178 °C, and hordenine sulfate, (R NH3+)2SO42−, m. p. 211 °C. The "methyl hordenine HCl" which is listed as an ingredient on the labels of some nutritional supplements is in all likelihood simply hordenine hydrochloride, since the "description" of "methyl hordenine HCl" given by virtually all bulk suppliers of this substance corresponds to that for hordenine hydrochloride (or possibly just hordenine). Five regioisomeric compounds would correspond to the name "methyl hordenine HCl", if it were interpreted according to the rules of chemical nomenclature: α methyl hordenine, β methyl hordenine, 2 methyl hordenine, 3 methyl hordenine, and 4 O methyl hordenine each in the form of its HCl salt; N methyl hordenine is better known as the natural product candicine, but is excluded from the possibilities because it is a quaternary ammonium salt that cannot be protonated, hence cannot form a hydrochloride salt.
Фармакология
Гордениннің алғашқы фармакологиялық зерттеуі оны алғаш рет оқшаулаған Хефтердің жұмысы болып табылады. Сульфат тұзын (қараңыз "Химия") қолданып, Хефтер 2,8 кг салмақты мысыққа 0,3 г тері астына енгізді (шамамен 107 мг/кг), нәтижесінде қанағаттандырылмайтын құсу болды, басқа ешқандай әсер байқалмады; мысық 45 минут ішінде қалыпқа келді. Ол өзіне 100 мг ауызша қабылдады, бірақ ешқандай көзге көрінетін әсерді сезінбеді. Дегенмен, алкалоидтың бақаларда жүйке жүйесін параличтеуге қабілетті екені анықталды. Кейінірек Камю иттер мен қояндарға горденин сульфатының бірнеше жүз миллиграмын ішке енгізудің (IV) қан қысымын жоғарылатып, жүректің ырғағы мен жиырылу күшін өзгертетінін хабарлады, сонымен қатар препараттың ауызша қабылдағанда әсер етпейтінін атап өтті. Гордениннің жүрек-қантамыр және басқа да әсерлерін Рейтшель 1937 жылы егжей-тегжейлі қарастырды. Жаңағы зерттеулерді Фрэнк және әріптестері жүргізді, олар жылқыларға 2 мг/кг горденин ішке енгізудің айқын тыныс алу қиындықтарын тудырғанын, тыныс алу жиілігін 250%-ға арттырғанын, жүрек соғу жиілігін екі есеге көбейткенін және дене температурасы мен мінез-құлқы өзгермеген кезде тершеуді күшейткенін хабарлады. Барлық әсерлер 30 минут ішінде жоғалып кетті. Ауызша қабылдағандағы бірдей доза парентеральді енгізуден кейін байқалған әсерлерді тудырмады. 1995 жылғы зерттеуде Хапке мен Стратманн иттер мен егешқұйрықтарда гордениннің жүрекке оң инотроптық әсерін (яғни, жиырылу күшін арттыруын), систолалық және диастолалық қан қысымын жоғарылатқанын және перифериялық қан ағынының көлемін арттырғанын көрсетті. Ішек қозғалысы тежелді. Оқшауланған тіндердегі қосымша тәжірибелер осы зерттеушілерді гордениннің сақталған норэпинефрин (NE) шығару арқылы фармакологиялық әсерін көрсететін, жанама әсер ететін адренергиялық агент екендігіне жеткізді. Горденин тышқан бауырынан алынған MAO B үшін селективті субстрат екендігі анықталды, Km = 479 мкМ, Vmax = 128 нМ/мг белок/сағ. Тышқанның ішек эпителийінен алынған MAO A оны дезаминациялаған жоқ. Тираминнен айырмашылығы, горденин сиырдың оқшауланған деферент тамырларының жиырылуын тудырмады, бірақ препараттың 25 мкМ концентрациясы NE-нің субмаксималды дозаларына жауабын күшейтті және тираминге жауабын тежеді. Алайда, гуанетидинмен ұзақ уақыт емделген тышқаннан алынған оқшауланған деферент тамырларының NE-ге реакциясына горденин әсер етпеді. Зерттеушілер гордениннің тышқанның деферент тамырларында NE қайта сіңуін тежейтінін қорытындылады. HEK 293 жасушаларында экспрессияланған тышқанның ізбелгі амин рецепторына (rTAR1) бірқатар қосылыстардың әсерін зерттеуде, гордениннің 1 мкМ концентрациясы rTAR1 арқылы cAMP өндірісін ынталандыруда β-фенетиламиннің бірдей концентрациясымен шамалас қуатына ие болды. Тираминнің осы рецепторлық жүйедегі қуаты горденинге қарағанда сәл жоғары болды.
The first pharmacological study of hordenine to be recorded is that of Heffter, who was also the first to isolate it. Using the sulfate salt (see "Chemistry"), Heffter gave a subcutaneous dose of 0.3 g to a 2.8 kg cat (about 107 mg/kg), and observed no effects besides violent vomiting; the cat behaved normally within 45 mins. He also took a dose of 100 mg orally himself, without experiencing any observable effect. However, the alkaloid was observed to produce a paralysis of the nervous system in frogs. In a subsequent paper, Camus reported that the intravenous (IV) administration of some hundreds of mg of hordenine sulfate to dogs or rabbits caused an increase in blood pressure and changes in the rhythm and force of contraction of the heart, noting also that the drug was not orally active. The cardiovascular and other effects of hordenine were reviewed in detail by Reitschel, writing in 1937. More modern studies were carried out by Frank and coworkers, who reported that IV administration of 2 mg/kg of hordenine to horses produced substantial respiratory distress, increased the rate of respiration by 250%, doubled the heart rate, and caused sweating without changes in basal body temperature or behavior. All effects disappeared within 30 mins. The same dose of hordenine given orally did not produce any of the effects seen after parenteral administration. In a 1995 study, Hapke and Strathmann reported that in dogs and rats, hordenine produced a positive inotropic effect on the heart (i. e. increased the strength of contraction), increased systolic and diastolic blood pressure, and increased the volume of peripheral blood flow. Movements of the gut were inhibited. Additional experiments on isolated tissue lead these investigators to conclude that hordenine was an indirectly acting adrenergic agent that produced its pharmacological effects by releasing stored norepinephrine (NE). Hordenine was found to be a selective substrate for MAO B, from rat liver, with Km = 479 μM, and Vmax = 128 nM/mg protein/h. It was not deaminated by MAO A from rat intestinal epithelium. In contrast to tyramine, hordenine did not produce contraction of isolated rat vas deferens, but a 25 μM concentration of the drug did potentiate its response to submaximal doses of NE, and inhibited its response to tyramine. However, the response to NE of isolated vas deferens taken from rats chronically treated with guanethidine was not affected by hordenine. The investigators concluded that hordenine acted as an inhibitor of NE reuptake in rat vas deferens. In a study of the effects of a large number of compounds on a rat trace amine receptor (rTAR1) expressed in HEK 293 cells, hordenine, at a concentration of 1 μM, had almost identical potency to that of the same concentration of β phenethylamine in stimulating cAMP production through the rTAR1. The potency of tyramine in this receptor preparation was slightly higher than that of hordenine.
Токсикология
Есірткіге (IP) енгізу арқылы тышқанда LD50: 299 мг/кг. Әдебиетте келтірілген LD50-нің басқа мәндері: >100 мг/кг (тышқан; IP), HCl тұзы ретінде: 113,5 мг/кг (тышқан; енгізу жолы көрсетілмеген). Ең төменгі летальді доза (сульфат тұзы ретінде): 300 мг/кг (ит; IV); 2000 мг/кг (ит; ауызша); 250 мг/кг (қоян; IV); 300 мг/кг (теңіз шошқасы; IV); 2000 мг/кг (теңіз шошқасы; тері асты); шамамен 1000 мг/кг (егеуқұйрық; тері асты). Горденин нитрозациялаушы агенттермен (мысалы, нитрит ионы, NO2−) канцерогенді N-нитрозодиметиламин (NDMA) түзетуге қабілетті және бұрын сырада көп мөлшерде табылған NDMA-ның ықтимал алдын-ала түзушісі ретінде зерттелді.
LD50 in mice, by intraperitoneal (IP) administration: 299 mg/kg. Other LD50 values given in the literature are: >100 mg/kg (mouse; IP), as HCl salt: 113.5 mg/kg (mouse; route of administration unspecified) Minimum lethal dose (as sulfate salt): 300 mg/kg (dog; IV); 2000 mg/kg (dog; oral); 250 mg/kg (rabbit; IV); 300 mg/kg (guinea pig; IV); 2000 mg/kg (guinea pig; subcutaneous); about 1000 mg/kg (rat; subcutaneous). Although hordenine is capable of reacting with nitrosating agents (e. g. nitrite ion, NO2−) to form the carcinogen N nitrosodimethylamine (NDMA), and was investigated as a possible precursor for the significant amounts of NDMA once found in beer,
Фармакокинетика
Гордениннің фармакокинетикасы жылқыларда зерттелді. Препаратты тамырға енгізгеннен кейін (IV), α фазасының T1/2 шамамен 3 минут, ал β фазасының T1/2 шамамен 35 минут болды. Сондай-ақ, Heliothis virescens және Heliothis subflexa гусеницаларында зерттелді; азықтандыру ұзақтығын бақылау деңгейінің 50%-ға дейін төмендеткен гордениннің концентрациясы H. virescens үшін 0,4M, ал H. subflexa үшін 0,08M деп есептелді.
The pharmacokinetics of hordenine have been studied in horses. After IV administration of the drug, the α phase T1/2 was found to be about 3 mins., and the β phase T1/2 was about 35 mins. and to caterpillars of Heliothis virescens and Heliothis subflexa; the estimated concentration of hordenine that reduced feeding duration to 50% of control was 0.4M for H. virescens and 0.08M for H. subflexa.
Өсімдіктер арасындағы өзара іс-қимыл
Гордениннің өсімдік өсуін тежеу қасиеттері бар: Лю және Ловетт 50 ppm концентрациясында ақ қышаның (Sinapis alba) көшеттеріндегі тамырша ұзындығын шамамен 7%-ға төмендеткенін хабарлады; граминмен бірдей мөлшерде араластыру осы тежеу әсерін күшейтті.
Hordenine has some plant growth inhibiting properties: Liu and Lovett reported that, at a concentration of 50 ppm, it reduced the radicle length in seedlings of white mustard (Sinapis alba) by around 7%; admixture with an equal amount of gramine markedly enhanced this inhibitory effect.